EP1812288B1 - Cadre de structure de fuselage d'aéronef - Google Patents

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EP1812288B1
EP1812288B1 EP05819334A EP05819334A EP1812288B1 EP 1812288 B1 EP1812288 B1 EP 1812288B1 EP 05819334 A EP05819334 A EP 05819334A EP 05819334 A EP05819334 A EP 05819334A EP 1812288 B1 EP1812288 B1 EP 1812288B1
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fuselage
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frame according
cross
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Airbus Operations SAS
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Airbus Operations SAS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft fuselage structure frame providing a floor support adapted to receive high loads while remaining low mass.
  • the aircraft fuselage structures comprise frames arranged transversely to the axis of the fuselage, the lower part of the frames being commonly called hanger.
  • connection of supporting support elements of a floor such as the floor of the hold of the aircraft on the frames is desirable.
  • the present invention is particularly adapted to the production of aircraft structure frames forming support means of a floor of an aircraft, by constituting a structure provided with a metal hanger and a composite cross-member, the cross-beam forming the support of the floor.
  • the document US 5,752,673 discloses a fuselage structure frame which comprises a lower hanger element, a support beam of a floor element and a connecting mat between the lower hanger element and the crossbar.
  • the present invention provides a fuselage structure frame comprising a lower hanger, a cross member, supporting a floor element and a connecting mesh between the lower hanger and the cross member, characterized in that it comprises an upper frame member provided with connecting arms with the crossbar and with the lower hanger and forming, with the lower hanger, said frame of the fuselage.
  • This configuration where the cross is removed from the lower hanger element and connected thereto by a wire mesh or composite provides a framework of very high inertia and great height and for a mass and the lowest possible cost , the lower structure consisting of the cross, the lattice and the lower hanger participating in the overall rigidity of the frame.
  • the use of a connecting lattice consisting of bars of composite material whose ends are splinted on the crossbar and on the lower hanger element minimizes the heat exchange between the skin of the fuselage and the cross of the frame on which are installed components (structures or systems).
  • the figure 1 is a general view of a fuselage structure frame comprising a lower hanger 1, a cross member 2 for supporting a floor element 3 and a connecting lattice 4 between the lower hanger 1 and the cross member 2.
  • the lower structure comprising the crossbar 2, the lattice 4, consisting of bars 4a, 4b whose ends are spliced on the lower hanger 1 and the crossbar 2, and the lower hanger 1 perfectly supports the floor and stiffens the entire frame, this is for example particularly suitable for a cargo aircraft configuration, the space between the cross member 2 and the lower handlebar 1 as well as the use of composite materials for the cross member 2 and the mesh 4 to minimize heat exchange between the skin the fuselage and the cross member of the frame on which the components are installed.
  • the upper frame member 5 is provided with arms 6a, 6b, 7a, 7b of connection with the cross member 2 and with the lower hanger 1.
  • the upper frame member 5 and the lower hanger 1 are part of a frame of the fuselage structure.
  • the connecting arms 6a, 6b, 7a, 7b form a fork at each end of the upper frame 5, the lower hanger 1 and the crossbar 2 being fixed on the arms 6a, 6b, 7a, 7b of each fork by bolting.
  • the attachment of the arms to the cross member and to the lower handlebar is made by bolting, an example being shown in FIG. figure 2a for fixing the arm 6a on one end of the crossbar 2.
  • the lower hanger 1 and the crossbar 2 are fixed on the arms 6a, 6b, 7a, 7b of each fork by butt jointing by means of the fishplates 11, 12 and bolts 13.
  • the bars 4 are, as shown in FIG. figure 3 beams of U-shaped section composite material, the cross-member 2 also made of composite materials, being produced according to this example in the form of a vertical core 2a provided with two longitudinal horizontal webs 2b, 2c of opposite directions disposed on the edges side of the core 2a, one of the canvases that can be provided on its free edge with a folded lip 2d opposing any warping of the fabric 2c.
  • the lower hanger 1 may, like the crossbar 2, be a hanger made of composite material but may also be a metal hanger such as a machined aluminum hanger.
  • the lower hanger 1 is a metal hanger, it is painted prior to the fixing of the bars and the upper frame and a fold of glass fabric 9 is disposed between the ends of the bars 4a, 4b and the lower hanger. 1 to avoid any risk of corrosion at the interface between the bars and the lower handlebar.
  • the lower hanger 1 is a ribbed beam provided with longitudinal passage openings 8 for supporting panels 14 of the fuselage.
  • the figure 5 is a view of the realization of the structure of a fuselage segment with the rails 8 and longitudinal members 16 connecting the frames.
  • the frames are arranged spaced behind each other along the fuselage structure and are of variable dimensions depending on their longitudinal position and the shape of the fuselage.
  • the fuselage structure frame according to the invention is adapted to be made with metal elements or a composite metal-composite structure, the composite mesh flowing on a metal or composite hanger.
  • the invention according to which the set of elements, hanger, cross-frame and connecting trellis contributes to the rigidity of the assembly is not limited to the example shown and in particular the figure 4 represents a variant for which the upper frame is of asymmetric type and comprises at one of its ends a fork provided with arms 6a, 6b and at its other end a unitary fixing plate 15, all the hanger elements, passes through and bars may be of composite material or at least one of the elements may be metallic, the others being composite material.

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Description

  • La présente invention concerne un cadre de structure de fuselage d'aéronef réalisant un support de plancher adapté à recevoir de fortes charges tout en restant de faible masse.
  • Les structures de fuselages d'aéronefs comportent des cadres disposés transversalement à l'axe du fuselage, la partie inférieure des cadres étant communément appelée cintre.
  • Pour combattre la tendance du plancher à se déformer sous l'action notamment de la pressurisation de l'intérieur de la cabine lorsque l'aéronef est en vol, le raccordement d'éléments de traverses de support d'un plancher tel que le plancher de la soute de l'aéronef sur les cadres est souhaitable.
  • La présente invention est particulièrement adaptée à la réalisation de cadres de structure d'aéronefs formant moyens support d'un plancher d'un aéronef, en constituant une structure pourvue d'un cintre métallique et d'une traverse composite, la traverse formant le support du plancher.
  • Le document US 5 752 673 décrit un cadre de structure de fuselage qui comporte un élément de cintre inférieur, une traverse de soutien d'un élément de plancher et un treillis de liaison entre l'élément de cintre inférieur et la traverse.
  • Au vu de cet art antérieur, la présente invention propose un cadre de structure de fuselage comportant un cintre inférieur, une traverse, de soutien d'un élément de plancher et un treillis de liaison entre le cintre inférieur et la traverse,
    caractérisé en ce qu'il comprend un élément de cadre supérieur pourvu de bras de liaison avec la traverse et avec le cintre inférieur et formant, avec le cintre inférieur, ledit cadre du fuselage.
  • Cette configuration où la traverse est écartée de l'élément de cintre inférieur et reliée à ce dernier par un treillis métallique ou composite permet de réaliser un cadre de très forte inertie et de grande hauteur et ce pour une masse et un coût les plus faibles possibles, la structure inférieure constituée de la traverse, du treillis et du cintre inférieur participant à la rigidité globale du cadre.
  • En outre et selon un mode de réalisation avantageux, l'utilisation d'un treillis de liaison constitué de barres en matériau composite dont les extrémités sont éclissées sur la traverse et sur l'élément de cintre inférieur permet de minimiser les échanges thermiques entre la peau du fuselage et la traverse du cadre sur lequel sont installés des composants (structures ou systèmes).
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention à la lumière des figures qui représentent:
    • figure 1:
    une vue de face d'un cadre de structure de fuselage selon l'invention;
    figures 2a, 2b:
    des détails en perspective du cadre de la figure 1;
    figure 3:
    une vue en perspective d'un détail du treillis du cadre de la figure 1;
    figure 4:
    une vue de face agrandie d'une partie inférieure d'un élément de cadre selon l'invention
    figure 5:
    une vue en perspective de deux cadres d'une structure de fuselage selon l'invention.
  • La figure 1 est une vue générale d'un cadre de structure de fuselage comportant un cintre inférieur 1, une traverse 2 de soutien d'un élément de plancher 3 et un treillis de liaison 4 entre le cintre inférieur 1 et la traverse 2.
  • Cette configuration où la traverse 2 est séparée du cintre inférieur 1 et reliée à ce dernier par un treillis 4 permet de réaliser un cadre de très forte inertie et de grande hauteur.
  • La structure inférieure comprenant la traverse 2, le treillis 4, constitué des barres 4a, 4b dont les extrémités sont éclissées sur le cintre inférieur 1 et sur la traverse 2, et, le cintre inférieur 1 supporte parfaitement le plancher et raidit tout le cadre, ce qui est par exemple particulièrement adapté à une configuration avion cargo, l'espace entre la traverse 2 et le cintre inférieur 1 ainsi que l'emploi de matériaux composites pour la traverse 2 et le treillis 4 permettant de minimiser les échanges thermiques entre la peau du fuselage et la traverse du cadre sur lequel sont installés les composants.
  • Pour le raccordement du cintre et de la traverse, l'élément de cadre supérieur 5 est pourvu de bras 6a, 6b, 7a, 7b de liaison avec la traverse 2 et avec le cintre inférieur 1. L'élément de cadre supérieur 5 et le cintre inférieur 1 font partie d'un cadre de la structure du fuselage.
  • Selon l'exemple de la figure 1, les bras de liaison 6a, 6b, 7a, 7b forment une fourche à chaque extrémité du cadre supérieur 5, le cintre inférieur 1 et la traverse 2 étant fixés sur les bras 6a, 6b, 7a, 7b de chaque fourche par éclissage.
  • La fixation des bras sur la traverse et sur le cintre inférieur est réalisé par éclissage, un exemple étant représenté en figure 2a pour la fixation du bras 6a sur une extrémité de la traverse 2.
  • Selon cet exemple, le cintre inférieur 1 et la traverse 2 sont fixés sur les bras 6a, 6b, 7a, 7b de chaque fourche par éclissage bout à bout à l'aide des éclisses 11, 12 et des boulons 13.
  • En mode de réalisation préférentiel, les barres 4 sont, comme représenté en figure 3 des poutres en matériau composite à section en forme de U, la traverse 2 elle aussi en matériaux composites, étant réalisé selon cet exemple sous forme d'une âme verticale 2a munie de deux toiles horizontales longitudinales 2b, 2c de directions opposées disposées sur les arêtes latérales de l'âme 2a, une des toiles pouvant être pourvue sur son arête libre d'une lèvre rabattue 2d s'opposant à tout gauchissement de la toile 2c.
  • Le cintre inférieur 1 peut, comme la traverse 2, être un cintre en matériau composite mais peut aussi être un cintre métallique tel qu'un cintre aluminium usiné.
  • Dans le cas où le cintre inférieur 1 est un cintre métallique, celui-ci est peint préalablement à la fixation des barres et du cadre supérieur et un pli de tissu de verre 9 est disposé entre les extrémités des barres 4a, 4b et le cintre inférieur 1 pour éviter tout risque de corrosion à l'interface entre les barres et le cintre inférieur.
  • Selon l'exemple de la figure 2b, le cintre inférieur 1 est une poutre nervurée pourvue d'ouvertures 10 de passage de lisses longitudinales 8 de support de panneaux 14 du fuselage.
  • La figure 5 est une vue de la réalisation de la structure d'un segment de fuselage avec les lisses 8 et des longerons 16 reliant les cadres.
  • Les cadres sont disposés espacés les uns derrière les autres le long de la structure du fuselage et sont de dimensions variables en fonction de leur position longitudinale et de la forme du fuselage.
  • Le cadre de structure de fuselage selon l'invention est adapté à être réalisé avec des éléments métalliques ou par une structure mixte métal-composite, le treillis composite s'éclissant sur un cintre métallique ou composite.
  • L'invention selon laquelle l'ensemble des éléments, cintre, cadre traverse et treillis de liaison participe à la rigidité de l'ensemble n'est pas limitée à l'exemple représenté et notamment la figure 4 représente une variante pour laquelle le cadre supérieur est de type dissymétrique et comporte à l'une de ses extrémités une fourche pourvue de bras 6a, 6b et à son autre extrémité une plaque de fixation unitaire 15, l'ensemble des éléments cintre, traverse et barres pouvant être en matériau composite ou au moins l'un des éléments pouvant être métallique, les autres étant en matériau composite.

Claims (9)

  1. Cadre de structure de fuselage comportant un cintre inférieur (1), une traverse (2), de soutien d'un élément de plancher (3) et un treillis de liaison (4) entre le cintre inférieur (1) et la traverse (2), caractérisé en ce qu'il comprend un élément de cadre supérieur (5) pourvu de bras (6a, 6b, 7a, 7b) de liaison avec la traverse (2) et avec le cintre inférieur (1) et formant, avec le cintre inférieur (1), ledit cadre du fuselage.
  2. Cadre de structure de fuselage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le treillis de liaison (4) est constitué de barres (4a, 4b) dont les extrémités sont éclissées sur la traverse (2) et sur le cintre inférieur (1).
  3. Cadre de structure de fuselage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les barres (4) sont des poutres en matériau composite à section en forme de U.
  4. Cadre de structure de fuselage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les bras de liaison (6a, 6b, 7a, 7c) forment une fourche à chaque extrémité du cadre supérieur (5), le cintre inférieur (1) et la traverse (2) étant fixés sur les bras (6a, 6b, 7a, 7b) de chaque fourche par éclissage.
  5. Cadre de structure de fuselage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le cintre inférieur (1) est une poutre nervurée pourvue d'ouvertures (10) de passage de lisses longitudinales (8).
  6. Cadre de structure de fuselage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le cintre inférieur (1) est un cintre métallique usiné, un pli de tissu de verre (9) étant disposé entre les extrémités des barres (4a, 4b) et le cintre inférieur (1).
  7. Cadre de structure de fuselage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le cintre inférieur (1) est un cintre en matériau composite.
  8. Cadre de structure de fuselage selon la revendication 4 caractérisé en ce que le cintre inférieur (1) et la traverse (2) sont fixés sur les bras (6a, 6b, 7a, 7b) de chaque fourche par éclissage bout à bout.
  9. Cadre de structure de fuselage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé par une structure mixte métal-composite.
EP05819334A 2004-11-15 2005-11-07 Cadre de structure de fuselage d'aéronef Not-in-force EP1812288B1 (fr)

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